建筑结构工程抗震设计的作用及其要点.docx

脚结构工程抗震设计的作用及蝮点引言：由于我国地处太平洋板块和亚欧大陆板块交接处，板块运动较为活跃，并且在生态环境不断恶化的背景下，地震频率和强度等级持续提高，建筑的稳定性和抗震性越来越重要，抗震设计的要求也越来越高。应充分意识到抗震设计的重要性，明确抗震设计的要点，提高抗震设计的合理性、可靠性以及经济性，将各个方面的因素有效控制，把地震灾害的影响降至最低，为人们的生命财产安全提供有力保障。1 .建筑结构工程中抗震设计的作用目前，我国因地震灾害造成的建筑物坍塌屡见不鲜，不仅人员伤亡严重，经济损失也不可估量，所以地震灾害的有效预防刻不容缓。建筑物作为人们生活、工作的重要场所，提高建筑物的抗震性能是切实可行的路径，这就需要从优化抗震设计入手，提高建筑物的稳定性，为建筑工程的可持续发展奠定坚实基础，建筑结构工程中抗震设计的作用主要体现在以下几个方面。1.1 降低地震破坏性由于地震灾害频发，所以在建筑结构工程中抗震设计越来越受重视，也能显著降低地震的破坏性。目前，较为常见的设计方法是在建筑基础和主体之间加设隔震层，也有设计人员在建筑顶端加设“反摆”来减小地震的冲击力。“反摆”的原理是降低地震冲击力的运动加速度，以反向位移的方式将地震的冲击力有效减小。通过相关调查显示，加设“反摆”可以将地震对建筑物的冲击力降低65%左右，对建筑和人员起到了良好的防护作用。目前针对加设“反摆”的针对性研究越来越多,取得了良好的研究成果，并且在实际应用中也起到了良好的保护作用。由此可见，良好的抗震设计能够将地震灾害的破坏性有效降低，从而保证建筑物的稳定性。1.2 提高建筑物刚度建筑物的刚度应结合具体的情况科学设计，目前，钢筋混凝土在建筑工程中得到了广泛的应用，显著提升了建筑物的刚度，但通过在建筑物中加设钢结构也是一种有效的加固技术，能够进一步提升建筑物的稳定性。建筑结构工程加固技术的选择应充分考虑建筑物的实际功能，落实差异化的加固措施。其一是针对建筑物上层是钢结构、下层是钢筋混凝土结构的情况，两种体系结构的形式不符合我国的抗震规范要求。其二是建筑的房盖部分利用了钢结构，建筑的主体部分仍是钢筋混凝土，这就需要按照相关要求进行规范设计1。1 .3加强建筑结构整体的抗震性能为了增强建筑结构整体抗震性能，在进行抗震设计时首要考虑的就是地基的稳定性。应尽可能选择抗震性能良好的地基，保障在地震灾害中地基的变形相对微小，从而整体性的提高建筑物稳定性。同时,为了最大限度地开发地基的潜力，建筑结构设计时同一，性质的地基上只能修建相同建筑结构单元的建筑，在建筑物的设计和修建时应秉持规范性、对称性原则，将地震灾害中建筑物的形变量有效减小，从而避免建筑物扭曲的现象。为了将地震的冲击力均衡作用在建筑物上,应在建筑设计的过程中添加几道抵抗线，保障建筑物结构的各个部分受力均匀，规避受力过于集中导致的形变问题。除此之外，为了降低地震灾害对建筑物产生的冲击影响，应适当减轻建筑结构自身重量，降低地基承担的压力荷载。1.4确保建筑物满足抗震标准目前我国建筑物结合功能可分为四类，其中甲、乙两类建筑物的抗震性能最好，抗震设防烈度可以达到6-9度，并按照高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强抗震设施。而丙、丁类建筑物的抗震性能则是当地政府结合地方实际情况制定，抗震设防烈度上有所差异，丙类建筑物按照地区抗震设防烈度进行设计，达到抵御罕遇地震的目标，丁类建筑物则是在地区抗震设防烈度要求上可适当降低抗震措施，但当处于6度时不能进行降低。所以在进行建筑设计时应充分考虑建筑抗震设防标准。2 .建筑结构类型与抗震性能的关联2.1 建筑框架结构框架结构中荷载力承载的主要部位是柱和梁，也是关乎建筑物稳定性的重要结构。柱和梁的特点是自身重量较轻、容易定性，所以能够满足建筑稳定性的标准，框架结构也是目前普及率最高的结构类型。建筑框架结构的施工工艺简单、空间灵活性较高且建筑材料用量较少，所以备受建筑企业的青睐。但建筑框架结构也有着一定的劣势，框架结构变形形态通常以剪切型出现，所以容易产生软弱层和薄弱层，所以在施工过程中应密切关注控制层侧向刚度和承载力比，尽可能提升框架结构的稳定性。2.2 剪力墙结构剪力墙结构在建筑结构工程中的优势是侧向刚度大、整体稳定性良好，较为适用于高层建筑，劣势是结构延展性较差，空间布置的灵活性不足。从目前的建筑物情况来看，剪力墙布置结构相对规则且分布较为均匀。在进行实际的抗震设计时应尽可能做到门窗洞口的上下交错，针对建筑条件不允许的情况，应做好洞口周围的受力分析，并采取有效增强建筑强度的措施2。2. 3建筑筒体结构建筑筒体结构通常在超高层建筑中较为常见，此种结构类型的优势是受力均匀、刚度大且整体稳定性较强。建筑筒体结构根据外围结构的差异可以分为筒中筒和核心筒两种，根据筒体数量的差异可以分为多筒、双筒和单筒。建筑筒体结构通过内筒和外围框架的作用力组成了抗震防线，显著提升了建筑物的自身稳定性。3.建筑结构工程中抗震设计遵循的原则我国社会经济发展迅速，城市化进程不断加快，建筑工程的规模持续扩大、数量不断增加，并且均朝着高层和超高层的趋势发展，如此一来人口密度大幅提升，地震灾害的影响力也进一步提升。因此，建筑结构工程中的抗震设计代表的意义越来越重大，必须要将相关的抗震问题有效解决，一方面提升建筑物对地震灾害的防御能力，保障人们生命财产安全，另一方面则是延长建筑物使用寿命。在进行建筑结构工程的抗震设计时，应遵循以下三个方面的原则。3.1 适用性原则对于建筑结构工程抗震设计而言，应秉持因地制宜的理念，充分考虑不同地区的地质条件、建筑物高度和类型等因素,保障经济性的前提下提高抗震性性能。针对地震灾害频发的地区而言，在建筑结构工程抗震设计时应尽可能多加几道抗震防线。例如，可以有效应用框架剪力墙结构,剪力墙的优势在于侧向刚度较强，在第一道防线中有效应用能够起到良好的卸力作用，从而削弱地震造成的冲击。目前来看，建筑结构工程抗震设计中核心筒结构和框架结构的应用较为普遍，大幅降低了房屋倒塌的概率，也是抗震设计的重中之重。3. 2整体性原则建筑结构工程抗震设计是一项整体性的工程，所以在进行抗震设计时必须立足于整体视角，对建筑物的承载性能、稳定性、刚度、延性等综合考虑，精确计算后按照建筑物的整体标准进行科学设计。例如，针对强柱弱梁、强节点弱构件的连接处应做好结构优化，从而提升整体结构的抗震性能。除此之外，由于不同建筑物类型的差异性较强,所以抗震设计不能过于固化,而是要基于建筑物特点、施工要求进行科学设计。3.3弹性适中原则建筑结构工程进行抗震设计时，应合理把握建筑弹性。建筑弹性不达标会导致建筑物承受冲击的能力较差，容易在地震灾害中出现倒塌现象，而建筑弹性超标，也会容易导致建筑内部结构的细微形变，长此以往会影响建筑内部结构的稳定性,从而影响建筑物的安全使用O建筑弹性是抗震设计中不可忽视的重要因素,必须要确保弹性处在合理的范围内，保障建筑自身质量的前提下尽可能减少外力作用的影响3。4.建筑结构工程中抗震设计的要点地震灾害的破坏性较强，一旦发生会对建筑物产生较强的冲击力，同时建筑物的使用功能正处于不断完善的阶段，所以建筑物的抗震性能要求也发生了较大的变化。在进行建筑结构工程的抗震设计时，应综合考虑建筑物相关的一系列因素，如建筑场地、抗震防线设计等，使抗震设计最大限度地满足建筑物的使用要求，并且抗震设计也要具备一定的前瞻性，结合建筑物未来的使用功能变化选择相对应的抗震性能强化方式，如隔震加固法等，以抗震方法的科学使用提高建筑物的抗震性能，切实满足建筑物的使用需求。4.1 提升抗震设计等级根据对我国地震灾害的调研可知，结合地震烈度和地震动参数可以划分为多遇地震、设防地震和罕遇地震三种类型，按照50年为期限，多遇地震烈度超越概率为63%,设防地震烈度超越概率为10%,罕遇地震烈度超越概率为2%3%,按照重现期可划分为50年、475年以及1600-2400年的地震。我国建筑物的抗震等级应根据地区情况差异进行针对性设定，部分建筑工程抗震设计专家表示，应适当提高建筑物的抗震等级，并做好抗震设计的严格检查，保障抗震设计在实际的建筑工程中充分落实，提升建筑物的整体抗震性能，为人们营造安全稳定的生活环境4。4. 2科学选择建筑材料针对地震频发地区而言，应选择优质建筑材料，确保建筑材料具备良好的刚度、强度以及延展性，从而有效对抗地震灾害。根据建筑抗震效果的相关调查可以发现，砖瓦类型的建筑物抗震性能较差，箱体式结构抗震性能良好，所以砖瓦结构的建筑物不断减少，箱体式结构的应用范围逐渐扩大。对于建筑材料的选择来说，一方面要考虑好适用性和经济学，满足建筑工程的功能需求，另一方面则是满足建筑抗震的标准要求。在建筑物的抗震设计时，可以通过在建筑物底部铺设黏土、砂石的方式来吸收地震灾害的冲击力。也可以对建筑物的地基进行改造，合理应用沥青材料，提高建筑物的自身稳定性。此外，在建筑材料的选择时应尽可能选择质量轻的材料，减少建筑物本身承受的荷载力，从而保证抗震性能。4.3 以力承载，延性基点针对建筑物的抗震设计而言，提升建筑物刚度是设计的关键所在，通过合理设计柱、梁、墙，并选择性能良好的建筑材料，如此才能利用支撑性结构有效消耗地震能量，提高建筑物的抗震性能。在进行建筑物的抗震设计时，应确保建筑物在地震灾害中处于非弹性状态，充分结合建筑物的抗震设防能力，将承载力和建筑物结构作为媒介，科学设计建筑物结构，将建筑物中可能发生非弹性反应的位置进行合理预测，随后对这些结构进行针对性强化。最后，还应该对建筑物的整体结构进一步完善，通过对建筑物刚度的准确计算，确保其抗震性能良好5。4.4 对薄弱部位重点设防建筑物结构中不可避免的存在薄弱部位，而地震灾害中薄弱部位也常常是引起建筑物变形、倒塌的关键所在，所以应对薄弱部位重点设防。建筑物本身具备一定的变形能力，一旦发生地震灾害，薄弱部位容易发生位移，从而影响建筑物的稳定性。所以，在进行建筑物的抗震设计时,应明确好建筑物的各个薄弱部位，并通过科学的抗震设计提高薄弱部位的抗震性能。此外，随着时间的推移，建筑物整体抗震能力逐渐下降，这就要求在建筑物抗震设计时充分考虑建筑物的优势点和劣势点，通过各项数据的收集与分析，明确具体的荷载情况，针对薄弱部位的问题及时解决，避免建筑物抗震性能受到影响。4.5 合理设计建筑轴压比和短柱在进行建筑物的抗震设计时，应尽可能提升支柱的横截面积，从而减小支柱的轴压比，使支柱的受力面积大幅提升，避免钢筋因纵向受力过大而出现弯曲的现象,保持建筑物的抗震性能。建筑物中的支柱结构有着强度高、刚度高的特点，而这也整体性降低了建筑的延展性，一旦地震灾害发生，建筑吸收和消耗的能量都极为有限，这就加大了建筑结构破坏的可能性。因此，为了降低地震灾害中建筑结构的损坏程度，可以在建筑结构中增加弱梁，与支柱形成良好的协调作用，弥补延展性不足的缺陷，并且通过适当增大支柱的轴压比，即可有效分散地震灾害中的承载力。具体来说，高层建筑的底层支柱长细比应控制在4以内，短柱的剪跨比也应控制在2以内。4. 6建立完善抗震设计标准我国的各个地区地震频率、强度均有着不同程度的差异，所以抗震设计标准应结合地区实际情况合理设定，针对地震频发地区，适当提高抗震标准，针对地震罕见发生的地区，则是要秉持小震不坏、中震可修、大震不倒的原则设定合理抗震标准。此外，不同的建筑结构也应结合针对性的要求设计差异化的抗震标准,例如框架结构和抗震墙结构应采取差异化的抗震标准，如此才能确保建筑抗震性能良好。针对地震频发地区，可将消震法和隔震法有机结合，从而达到满足相应的抗震要求。5.建筑结构工程中抗震设计的优化策略5.1 建筑物造型抗震设计优化进行建筑结构工程抗震设计时，建筑物的整体布局和整体造型也是设计的重点内容。因此，在进行建筑物的设计时，应避免过度追求美观性的设计，而是要尽可能设计出规范、标准的形状，如方形、矩形等，消除因形状因素导致的受力不均，以对称、规则的图形设计方案保障建筑物内部受力平衡，切实有效地增强建筑物的抗震性能。5.2 建筑物平面抗震设计优化建筑结构受力均匀、承载力良好是建筑物投入使用的先决条件。因此在进行建筑物的抗震设计时，应体现出建筑物的功能性，完善平面抗震设计。如果建筑物的设计不平衡，一旦发生地震灾害会导致建筑物各个部位受力情况不同，损坏程度也存在一定差异，而这也严重破坏了建筑物的墙体结构，影响了建筑物的抗震性能。因此，在进行建筑物的平面设计时，应将所有内容充分考虑进来，通过精确化的数据计算，保障建筑物的各个房间、门窗位置等与建筑图纸精确匹配,即便出现问题也能及时解决。在进行建筑平面设计的优化时，可以将各个空间有机融合，将竖向建筑转变为平面设计，有效提高建筑物的整体刚度和抗震性能。5. 3建筑物重要组成部分抗震设计优化地震灾害是对建筑物整体结构的冲击，所以应提高各个重要组成部分的抗震性能。如建筑物的楼梯间，发挥着重要的通行作用，在地震灾害中承担着疏散人群的重要任务，所以楼梯间的稳定性至关重要，在进行楼梯间设计时应尽可能将其设计在建筑物的中间位置，保障其固有功能的充分发挥，为人群疏散提供十足的便利。同时，楼梯间是竖向结构，通过合理的抗震设计提高楼梯间的稳定性，能够整体性地提升建筑物抗震性能。在进行楼梯间的抗震设计时，要考虑楼梯间的使用特点，针对楼梯间的抗震设计问题充分解决，提高墙柱、梯板等核心结构的抗震性能，保障其刚度良好，以抵御地震灾害的冲击。结语：综上所述，在地震灾害造成的损失越来越严重的背景下，提高建筑结构工程的抗震性能至关重要。因此在建筑结构工程中，应给予抗震设计充分的重视，对结构特点、加固技术充分研究，考虑好多方面因素后，结合实际情况做好平面设计、造型设计以及重要组成部分设计，把控好抗震设计的要点，保证建筑物抗震等级符合实际建设要求。抗震设计必须始终满足建筑物抗震性能的标准要求，贯彻落实因地制宜的理念，做好科学设计，最大限度地提升建筑物的抗震性能。